Respuesta a la Frecuencia

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
SEDE DEL PACÍFICO CAMPUS ARNOLDO FERRETO SEGURA
I Ciclo-2021
Laboratorio de Física III- FS0411
Reporte: Respuestas a la Frecuencia
Profesor: Lázaro Amoroso
Estudiantes: Herrera Gordon Adams B73768
Bustamante Astúa Esteban- B91295
Obando Álvarez Kevin B75483
Puntarenas, 2021.
Resumen:
En este laboratorio se realizo una serie de simulaciones con el simulador LTspice, el
cual consiste en crear 3 circuitos, RC, RC y RLC el cual estaban formados por una
fuente, capacitores, inductores, resistencias y la puesta tierra. Estos circuitos, cada uno
con diferentes datos en los componentes, se simularon con el fin de ver la respuesta a la
frecuencia de cada uno, dándonos una gráfica con la recopilación de datos de cada uno.
Palabras Clave: Frecuencia, Capacitor, Inductor, Resistencia, voltaje.
Introducción: en este laboratorio se va a trabajar con la respuesta a la frecuencia por
medio de LTspice, la cual es la representación de un espectro de salida en respuesta a
una señal de entrada, se utiliza para ver cómo funciona un circuito eléctrico, por lo
general se define que el circuito es estacionario y lineal (D Guzmán, 2013). Un espectro
son curvas de los registros de señales que entran y con esto se puede hacer muchos
estudios dependiendo de la aplicación. Además en la práctica de laboratorio se utilizan
diagramas fasoriales para conocer diferentes variables del circuito y así solucionar
ejercicios con mayor facilidad, se utilizaran en el laboratorio en resistores,
capacitadores, inductores, circuitos RC, RL y RLC.
Objetivos:

Estudiar el voltaje de la resistencia (VR) teórico para los circuitos RC, RL y
RLC en serie como una función de la frecuencia.

Determinar el voltaje de la resistencia (Vout) experimental para los circuitos RC,
RL y RLC en serie como una función de la frecuencia.
Marco Teórico:
Para el estudio de este laboratorio es de suma importancia tener conocimiento de todo lo
que se vaya a estudiar, por ejemplos los tipos de circuitos, conceptos de estos, además
de ecuaciones para realizar los cálculos necesarios para el desarrollo del laboratorio.
Un circuito es el conjunto de elementos eléctricos conectados de manera que se pueda
transportar y así poderla utilizar de distintas maneras, existen varios tipos de circuito y
se definen principalmente por los elementos que conforma dicho circuito. Por ejemplo
un circuito RL es se le llama de esta manera, ya que dentro del circuito hay un resistor
(el cual va en contra de la corriente y se puede con esto regular el paso de corriente y se
denomina con la letra “R”) y un inductor (es un tipo de bobina que almacena energía y
se denomina con la letra “L”), en el caso de un circuito LC es un circuito con un
capacitador (es un elemento que almacena energía que alimenta un campo eléctrico y lo
llaman con la letra “C”) y un inductor, luego está el circuito RLC que es la mezcla de
varios elementos como el resistor, el inductor y el capacitor (Serwey & Jewett, 2018).
Algunas ecuaciones para los cálculos del laboratorio son:
Ecuación de un circuito RLC en serie:
(1)
Ecuación de la tensión instantánea de la fuente:
(2)
Ejemplo de fasor de voltaje de entrada:
Figura (1)
Ecuación de la corriente con resistor:
(3)
Ecuación de la corriente con capacitador:
(4)
Ecuación de la corriente con inductor:
(5)
Ecuación de ∅ en un circuito RC:
(6)
Ecuación de 𝑉 en circuito RC:
(7)
Ecuación de ∅ en un circuito RL:
(8)
Ecuación de 𝑉 en circuito RL:
(9)
Ecuación de ∅ en un circuito RLC:
(10)
Ecuación de la impedancia:
(11)
Ecuación de 𝑉 en circuito RLC:
(12
Ecuación de la frecuencia:
(13)
Ejemplo de cómo funcionan los fasores asociados y la explicación:
Figura (2): Información tomada de la guía de laboratorio de la Universidad de Costa
Rica.
Resultados:
Parte A
Grafica Voltaje de la Resistencia Experimental.
Parte B
Grafica Voltaje de la Resistencia Experimental
Parte C
Grafica Voltaje de la Resistencia Experimental
Análisis de resultados:
En este laboratorio en específico, no se pudo obtener los resultados deseados ya que
hubo confusiones con la forma en que se muestras los datos exportados, el cual me
imposibilitó obtener los datos teóricos deseados para los tres circuitos dados e inclusive,
sacar los datos experimentales, se adjunta las graficas experimentales, realizadas con
MatLab.
Conclusiones:
En este reporte no se pudo concluir con éxito los objetivos del mismo, ya que los datos
obtenidos y el formato fueron muy confusos para poder obtener los demás datos
solicitados a partir de los datos experimentales.
Bibliografía:
Daniel Guzmán, 2013. Respuesta de frecuencia. You Tube
G Madrigal, 2021. Guía de Laboratorio Virtual. Universidad de Costa Rica.
Serwey & Jewett, 2018. Física para ciencias e ingeniería. Decima edición Volumen 2.
CENGAGE.